صفحه نمایش مکعب LED: 9 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

در این پروژه ، شما یک مکعب LED 8x8x8 را به عنوان صفحه نمایش خواهید ساخت. پس از ساختن مکعب و یادگیری اصول اولیه کد ، می توانید انیمیشن های صفحه نمایش خود را بنویسید. این یک تصویر بصری عالی برای اهداف علمی است و یک تزئین زیبا برای اتاق شما خواهد بود! در طول فرایند ساخت مکعب ، شما مجموعه ای از مهارت های اولیه الکترونیک را به دست خواهید آورد ، که راه را برای پروژه های پیچیده تر در آینده هموار می کند.

این پروژه شخصی من برای دوره الکترونیک است و حدود پنج هفته طول کشید. من هفته ای 12 ساعت روی این پروژه وقت گذاشتم و به قطعات و ابزارهایی که معمولاً در آزمایشگاه الکترونیک کالج یافت می شد دسترسی داشتم. همچنین ممکن است خوب باشد بدانید ، با وجود اینکه حجم کار یک تکه کیک نیست ، اما هیچ تخصص عملی لازم نیست. در عوض ، شما تجربه زیادی کسب خواهید کرد و از اشتباهات خود در این راه درس خواهید گرفت.

سلب مسئولیت: من طرح و کد را از Kevin Darrah (https://www.kevindarrah.com/؟cat=99) وام گرفتم که یک مکعب RGB 8x8x8 ساخت (بنابراین کار را سه برابر کرد!). نمایش شکل موج کار خود من است. من اکیداً توصیه می کنم قبل از شروع پروژه ، همه فیلم های LED او را تماشا کنید! آنها برای درک نحوه کار همه چیز بسیار مفید هستند ، که برای این پروژه پیچیده بسیار مهم است! وقتی در مورد اتصالات مدار و کد صحبت می کنم ، توضیحات مختصری در مورد مدار و معماری کلی ارائه کردم ، بنابراین برای به دست آوردن درک نظری ، ابتدا به آن قسمت بروید:)

مرحله 1: لیست قسمت ها

• LED های تک رنگ DFFUSED x512 با 30 sp قطعه (ممکن است توجه داشته باشید که من خودم از سه رنگ استفاده کردم. این در اصل برای کمک به بازتاب دامنه شکل موج طراحی شده است (به عنوان مثال قرمز به معنی دامنه بالاتر است) ، اما من برش ها را به درستی لحیم نکرده ام ، بنابراین سرانجام من فقط با آنها یکسان رفتار کردم. اگر هنوز هم علاقه مند به ایجاد تغییرات رنگ در جهت عمودی هستید ، لطفاً نکات مربوط به مرحله برش های عمودی را بخوانید:))
• بردهای رایانه ای ، x7 متوسط و x2 کوچک (اینها مواردی هستند که در آزمایشگاه من موجود است ، اما لطفاً اندازه را بسته به آنچه در دسترس شماست تنظیم کنید! لطفاً بخش مرجع را برای مرجع خود بخوانید. متوجه شدم که برای مبتدیان ، PCB ها بدون هیچ نوار متصل ، بیشتر سازگار است ، عمدتا به این دلیل که می توانید اتصالات را به دلخواه اضافه و قطع کنید. لحیم کاری می تواند مشکل باشد!)
• ترانزیستور NPN 2N3904 x72
• مقاومتهای 1k x 150
• مقاومت 100 اهم x 72
• MOSFET های کانال P IRF9Z34 x8 به علاوه 8 سینک گرمکن گیر کننده
• 100 خازن میکرو فاراد x8
• 74HC595 shift x9 را ثبت می کند
• آردوینو Uno + محافظ پیچ (من از یک کیت proto-screwshield R3 استفاده کردم)
• سیم با عایق 8 رنگ (من به شدت توصیه می کنم از رنگ های مختلف استفاده کنید! سیم های زیادی در کنار هم خواهید داشت ، و رنگ ها هنگام بررسی مدار واقعاً کمک می کنند.)
• منبع تغذیه 5 ولت 2.8 آمپر (تا زمانی که محدودیت منبع تغذیه شما بالاتر از 64*باشد (جریان از طریق 1 LED) ، باید خوب کار کند:))
• پایانه های سیم
• هدرهای مولکس با 8 پین و 6 پین.
• محفظه سیم مولکس با 8 پین و 6 پین (مقدار آنها بسته به اندازه PCB و طراحی مدار شما متفاوت خواهد بود ، بنابراین لطفاً قبل از تصمیم گیری در مورد شماره مورد نیاز ، کل دستورالعمل (به ویژه قسمت مدار) را بخوانید:))
• لحیم کاری
• سیم مسی برهنه (برای ایمن بودن ، 50 متر از آن را تهیه کنید)
• تخته چوبی بزرگ (تقریباً 9 اینچ در هر طرف)
• سیخ چوبی 12 اینچی (اختیاری ؛ اگر راهی برای ساخت سیم مستقیم پیدا کردید ، نیازی به این ندارید)
• نوار اسکاچ
• ناخن های بلند x16

ابزارها

• آهن لحیم کاری
• سیم چین
• انبر
• تفنگ چسب (اختیاری ؛ اگر راهی برای ساخت سیم مستقیم پیدا کردید ، نیازی به این ندارید)
• چروک
• گیره های گرمکن x2 (گیره های تمساح نیز کار می کنند)
• سیم برنده

مرحله 2: ساخت ردیف های LED

اول از همه ، همه LED ها را آزمایش کنید! من یک مدار را با LED و مقاومت 100 اهم نانورد کردم. سپس من یک LED را در یک زمان آزمایش کردم و آن را به موازات LED دیگر اضافه کردم. ما می خواهیم 1) LED های شکسته ، 2) LED هایی با آند و کاتد رو به عقب را دور بریزیم (شما نمی خواهید فقط "به خاطر بسپارید" که کدام یک از آن برگشته است!) 3) LED های کم نور.

بعد ، ما چوب چوبی را ساختیم ، که آخرین پایه من برای مکعب نیز است. یک شبکه 8x8 با 1 اینچ بین مرکز سوراخ ها مته کنید. مته هایی با قطر درست بالای قطر LED های خود انتخاب کنید ، به گونه ای که بتوانند در سوراخ ها قرار بگیرند و همچنان مستقیم بمانند. ما نوارهای چوبی اضافی را به محیط می چسبانیم ، که سطح تخته را صاف نگه می دارد (ما از تخته سه لا برای تخته استفاده کردیم ، بنابراین کمی انعطاف پذیر است). علاوه بر این ، این ناحیه را با حفره ها بالا می برد به طوری که LED ها می توانند از طریق سوراخ ها عبور کنند. یک طرف را انتخاب کرده و دو میخ بلند را در یک خط با مرکز سوراخ ها قرار دهید. ما سیم ها را روی این میخ ها می بندیم.

اکنون می توانیم ردیف های LED را شروع کنیم! من روش موثری برای ساخت سیم مستقیم پیدا نکردم ، بنابراین فقط سیم ها را با استفاده از یک بلوک چوبی جدا کردم. سیم را در لبه بلوک قرار دهید. سیم را با انگشت شست خود در یک طرف بلوک نگه دارید و سیم را بکشید. لبه بلوک سیم را از بین می برد. توصیه می کنم برای محافظت از انگشت شست دستکش بپوشید:(8 LED را در این ردیف قرار دهید و "پای" بلند ، آند ، رو به یک جهت باشد. ما قصد داریم آنها را روی سیم لحیم کنیم. توجه داشته باشید که صفحه ایجاد شده توسط پای آند و پای کاتد باید عمود بر خط سیم باشد و پای کاتد باید از سیم دور باشد. سیم را روی میخ بچسبانید و آن را بکشید تا از روی LED ها عبور کند تا صاف و محکم شود. آن را به میخ دیگر ببندید. ارتفاع سیم را تنظیم کنید. این ارتفاع دلخواه است ، اما لطفاً ثابت قدم باشید. به خاطر داشته باشید: 1) اختلاف ارتفاع سطح در مکعب شما تقریباً 1 اینچ خواهد بود (بنابراین سیم ها نمی توانند خیلی زیاد باشند) ؛ 2) LED ها ممکن است در زیر حرارت آهن لحیم کاری بشکنند (بنابراین سیم ها نمی توانند خیلی کم باشند) (اگرچه من شخصاً هیچ مشکلی را در این مورد تجربه نکرده ام). حالا سیم شما باید پای بلند همه LED ها را لمس کند و یک صلیب تشکیل دهد. سیم و سیمهای آند را لحیم کرده و سپس سیمها را برش دهید.

در این پروژه ، من دو پیکربندی مختلف تماس با لحیم کاری را آزمایش کردم. یکی تماس متقاطع است که در بالا توضیح داده شد ، و دیگری خم شدن پای LED به گونه ای است که سیم های تماس موازی باشند. از لحاظ تئوری ، اتصالات تماس موازی مقاوم تر در برابر استرس هستند ، اما با توجه به میزان نور LED ها ، اتصالات عرضی احتمالاً چندان مضر نیستند. شما با لحیم کاری سیم و پایه های LED تمرینات زیادی خواهید داشت ، بنابراین با خیال راحت با تکنیک های مختلف آزمایش کنید! من از لحیم کاری با نوک تخت استفاده کردم و شخصاً فکر می کنم که کنترل بهتری روی لکه های لحیم کاری و سطح تماس با حرارت بزرگتر را ارائه می دهد.

پس از انجام لحیم کاری ، از تخته نان برای بررسی LED برای بررسی اتصالات (مهم) استفاده کنید. سیم مثبت را به سیم محکم کرده و سیم منفی را از طریق پایه های کوتاه LED بکشید. همه آنها باید روشن شوند! پس از بررسی اینکه همه آنها خوب هستند ، LED ها را به آرامی از زیر تخته فشار دهید تا آنها را از جا کنده کرده و سیم را به بالای میخ بکشید. می توانید انتهای حلقه شده را کوتاه کنید ، اما قطعاً مقداری در طول آن صرفه جویی کنید!

اگر LED من روشن نشود چه می شود؟

اولین چیزی که ممکن است بررسی کنید این است که آیا کاتد را دریافت کرده اید و آند چرخانده است. سپس سعی کنید سیم مثبت را به جای کل سیم به پای LED ببرید. اگر LED شما به این ترتیب روشن شد ، می توانید LED را دوباره لحیم کنید. اگر LED شما هنوز روشن نشد ، آن را با دیگری جایگزین کنید.

ما باید 64 ردیف LED ایجاد کنیم:)

مرحله 3: لحیم کاری برش های عمودی

به عنوان پیش نمایش ، تمام آندهای هر لایه به هم متصل هستند و همه کاتدهای هر ستون عمودی به هم متصل هستند. حالا باید برش های عمودی را ایجاد کنیم. دو میخ را که برای بستن سیم در تخته گذاشتیم به خاطر دارید؟ حالا 14 مورد دیگر را به روش مشابه قرار دهید:) (احتیاط: نوک ناخن ها را خوب بکشید! انگشتان خود را به آن نوک ها بسیار فشار می دهید.)

حالا 8 ردیف LED را روی تخته بگذارید و مطمئن شوید که پاهای آنها در یک جهت باشد. توجه داشته باشید که سیم ها باید موازی ردیف میخ ها باشند! LED ها را طوری فشار دهید که همه آنها در یک ارتفاع باشند. اگر برخی از LED ها همچنان ظاهر می شوند (شاید به دلیل انحنای سیم شما) ، نوارهای اسکاچ را از انتهای آن به سمت تخته بکشید. حالا سیم ها را مانند گذشته روی ناخن ها بکشید. من فقط می توانم سیم ها را تقریباً در یک ارتفاع ببینم ، اما این خوب است زیرا آنچه شما واقعاً به آن اهمیت می دهید این است که LED ها در یک ارتفاع هستند.

سیمهای کاتد را روی سیمها لحیم کنید. متوجه خواهید شد که در اینجا من از پیکربندی لحیم کاری با تماس موازی استفاده کردم ، و متوجه شدم که از اتصالات عرضی محکم تر و بهتر است ، اما وقت گیرتر است ، زیرا شما باید 1) سیم ها را با انبردست خم کنید. 2) مطمئن شوید که قسمت خمیده سیم اصلی را لمس می کند. 3) آن قسمت را خم کنید تا در ارتفاع مناسب قرار گیرد ، زیرا لحیم کاری شما با زاویه ای وارد می شود و شما نیاز دارید که آهن به طور همزمان هر دو سیم را لمس کند.

اگر می خواهید از رنگ های مختلف در لایه های مختلف استفاده کنید…

اطمینان حاصل کنید که هر یک از برش های شما رنگ بندی را نشان می دهد. به عنوان مثال ، اگر می خواستم سه لایه بالا LED زرد ، دو میانی LED نارنجی و سه قسمت پایین LED قرمز باشد ، سه ستون LED زرد ، دو عدد نارنجی و سه ست قرمز به ترتیب قرار می دهم. به مطمئن شوید که ترتیب رنگ شما و جهت LED برای هر هشت برش یکسان باشد!

برای آزمایش تمام LED های هر برش از تنظیمات ورق استفاده کنید. هنگامی که LED های شما به جای وسط هوا محکم هستند ، لحیم کاری مجدد در اینجا قطعاً آسان تر است.

اگر سیم های شما مستقیماً روی هم نیستند ، هنوز برش را از میخ بیرون نکشید! مرحله بعدی را بخوانید

اگر سیمهای مستقیم دارید ، LED ها را به آرامی از زیر فشار دهید و برش را از میخ بکشید. هنوز انتهای آن را کوتاه نکنید:)

مرحله 4: پشتیبانی از برش های عمودی

اگر سیم های شما مانند انهای من دارای انحنا هستند ، می توانیم آنها را با افزودن تکیه گاه محکم در امتداد محیط ، در سطح صاف قرار دهیم. من سیخ های چوبی 12 اینچی را انتخاب کردم زیرا به راحتی در آمازون در دسترس هستند. سیخ ها را در محیط چسباندم و قطعات کوچکی را در گوشه ها اضافه کردم تا قاب تقویت شود. برای مشاهده جزئیات به عکسها مراجعه کنید. توجه داشته باشید که فقط دو سیخ به طور کامل به سیم ها وصل شده اند و دو سیخ دیگر بالای کل شبکه قرار دارند. توصیه می کنم ابتدا قاب بدون قطعات گوشه را آزمایش کنید. من متوجه شدم که وقتی من برش ها را روی هم می چیدم ، چوب های کوتاه اضافی مانع LED ها می شوند و احتمالاً اتصالات چسب به اندازه کافی قوی هستند که می توانند شبکه LED را نگه دارند. اگر توری هنوز کمی برآمده است ، دو طرف بدون چسب را فشار دهید و سیم ها را در چند نقطه به سیخ بچسبانید. انتهای شل را هنوز کوتاه نکنید! به طور خاص ، مقدار کمی از سیخ ها را در طرفی که قرار است در انتهای مکعب قرار گیرد ، نگه دارید تا بتوانیم LED ها را از کف نگه داریم.

مرحله 5: مونتاژ مکعب

حالا که برش ها را داریم ، می توانیم مکعب را درست کنیم! من به جای چسباندن برش های عمودی به هم چسباندن آنها را آسان تر می دانم ، اما اگر مشارکت کننده ای دارید ، بداهه خیالی کنید! برای جلوگیری از اشتباهات ، ابتدا برش ها را به سیخ های دیگر بچسبانید و بعداً سیم های اتصال را اضافه کنید. همانطور که در عکس می بینید ، من چهار سیخ را در گوشه ها چسبانده ام تا به تراز کردن و پشتیبانی لایه ها کمک کند. به خاطر داشته باشید که در حالت ایده آل ، لایه ها 1 اینچ از یکدیگر فاصله دارند. متوجه شدم که LED های من روی لایه چوبی از لایه قبلی قرار دارند ، بنابراین مجبور نیستم آنها را هنگام چسباندن بالا نگه دارم ، اما اگر برش های شما در ارتفاع کمتری قرار بگیرند ، یک همکار یا چند نوار چوبی (عکس را ببینید) کمک. قبل از چسباندن برش ها ، مطمئن شوید که جهت آنها صحیح است! شما می خواهید انتهای کاتد و آند در جهت های ثابت نشان داده شود. همچنین جهت LED ها را بررسی کنید.

بسیار مهم است که مطمئن شوید LED ها هنگام قرار دادن هر لایه روشن می شوند! رسیدن به مرکز مکعب پس از جمع آوری همه چیز عملاً غیرممکن است.

ممکن است توجه داشته باشید که قاب های چوبی من لزوماً با یکدیگر هماهنگ نیستند ، اما اگر به LED ها نگاه کنید ، آنها بهتر تراز می شوند! از آنجا که ما این مکعب را در یک محیط تاریک خواهیم دید ، ناهماهنگی قاب قابل قبول است.

در مرحله بعد ، از سیمهای اضافی برای لحیم کردن سرهای آند در همان سطح با هم استفاده کنید. اگر نگه داشتن سیم ها در آنجا برای شما دشوار است ، سعی کنید سیم را از طریق سیم ها "ببافید" (راهی که سیم از سیم ها عبور می کند ، از بالا به پایین را متناوب کنید). اشکالی ندارد اگر این سیم ها کاملاً مستقیم نباشند ، زیرا ساختار LED اصلی از قبل تنظیم شده است و سیم های کناری پس از روشن کردن LED ها بسیار قابل مشاهده نیستند.

فقط برای ایمن بودن (ترجیح می دهیم از نظر احتیاط اشتباه کنیم ، بله؟) ، دوباره همه LED ها را آزمایش کنید. در این مرحله ، اگر یکی از چراغ های مرکز مکعب روشن نشود ، مطمئن نیستم که آیا راه ساده ای برای رفع آن وجود دارد: (با این حال ، اگر هنگام جمع کردن LED ها در بررسی LED ها دقیق بودید لایه ها ، LED ها هنوز باید خوب باشند.

حالا ما می توانیم سیم اضافی را به جز قسمت پایینی برش دهیم. حالا می توانیم مکعب را موقتاً کنار بگذاریم! تبریک می گویم! اکنون ما بیش از نیمی از راه را طی کرده ایم:)

مرحله 6: اتصالات مدار

لطفاً قبل از چیدمان عناصر مدار روی بردهای رایانه ، نمودارهای pdf را بخوانید. این شماتیک مربوط به مکعب RGB توسط کوین داراه است و از آنجا که مکعب ما دارای LED های تک رنگ است ، حجم کار ما در واقع تنها یک سوم آن است (به طور خاص یک سوم کنترل های کاتد را داریم). من اکیداً توصیه می کنم که همه عناصر مدار را روی PCB ها قرار دهید تا ابتدا فاصله را آزمایش کنید. فضای بیشتری برای کار به خود اختصاص دهید ، مخصوصاً برای تابلوهای ثبت شیفت و بردهای کنترل آند. سپس اجزای مدار را بیرون بریزید و فقط چند عدد را در یک زمان لحیم کنید ، زیرا لحیم کاری بدون این که تعداد زیادی قطعه مدار مانع از کار شود ، دشوار است.

مدارهای آند و کاتد

طراحی مدار ما به گونه ای است که وقتی ورودی های مدار آند و مدار کاتد هر دو 5 ولت (یا HIGH) باشند ، LED روشن می شود. بیایید ابتدا مدار آند را بررسی کنیم. هنگامی که ورودی بالا است ، ترانزیستور به سرعت اشباع می شود و ولتاژ کلکتور به نزدیک 0 می رسد ، این بدان معناست که دروازه MOSFET به پایین کشیده می شود. از آنجا که منبع ماسفت به 5 ولت متصل است ، یک LOW در دروازه به این معنی است که ولتاژ تخلیه روی HIGH تنظیم شده است. خازن در سراسر منبع به ثابت نگه داشتن سیستم کمک می کند.

وقتی ورودی کنترل کاتد HIGH باشد ، ترانزیستور دوباره اشباع شده و ولتاژ کلکتور به 0V می رسد. ترمینال جمع کننده از طریق مقاومت محدود کننده جریان به LED متصل می شود. شما می توانید مقاومت محدود کننده فعلی را بر اساس ویژگی های LED خود انتخاب کنید. از آنجا که من از LED های قرمز ، نارنجی و زرد استفاده می کنم ، از 100 اهم استفاده کردم. ما می بینیم که در حال حاضر طرف مثبت LED بالا رفته و طرف منفی پایین کشیده شده و LED روشن می شود.

از آنجا که ما 64 سرنشین کاتد (هر ستون) و 8 سر آند (هر لایه) داریم ، به 64 مجموعه کنترل کاتد و 8 مجموعه کنترل آند نیاز داریم. توصیه می کنم مجموعه های کاملی از 8 کنترل روی یک صفحه قرار داشته باشند ، زیرا هر رجیستر شیفت به 8 کنترل متصل می شود ، و اگر 8 سیم اتصال به یک مکان بروند منظم تر به نظر می رسد. مراقب باشید تخته ها زیاد نشوند! ما قصد داریم سیم های زیادی را اجرا کنیم ، بنابراین مطمئن شوید که فضای کافی به خود اختصاص داده اید! تمام قطعات را به تخته لحیم کنید. یک ترفند برای افزایش پایداری سطح کار این است که قطعاتی را با ارتفاع یکسان لحیم کنید (به عنوان مثال ترانزیستورها را پس از لحیم کاری همه مقاومتها لحیم کنید تا مقاومت ها از بین نروند). برای هر مجموعه مدار کنترل 8 کاتدی ، مطمئن شوید که یک هدر 8 پینی را که اطلاعات را به مکعب LED خروجی می دهد ، لحیم کنید.

از نمودارها مشخص نیست ، اما هر جا که ترانزیستور وجود دارد ، باید آن را به GND و 5V متصل کنیم

مدارهای تغییر مکان

شیفت رجیسترها از طریق 6 سیم به یکدیگر متصل می شوند. آنها به طور موازی برای 5V ، GND ، CLOCK ، LATCH و BLANK و به صورت سری برای DATA متصل می شوند. وقتی سیم ها را وصل می کنید ، مطمئن شوید که ثبت کننده های تغییر کاتد در انتهای دنباله قرار دارند ، زیرا DATA همیشه به انتهای خط سریال می رود. اساساً ، آردوینو یک رشته کد باینری را ارسال می کند که از اتصال خط DATA عبور می کند. سپس کد دودویی به 8 بیت در هر رجیستر شیفت تقسیم می شود. سپس پایانه های ثبت 8 شیفت به مجموعه ای از 8 کنترل کاتد/آند متصل می شوند. 5 ولت کل مکعب را تغذیه می کند و از آنجا که ما حداکثر 64 LED را همزمان روشن می کنیم ، مطمئن شوید که جریان کل از محدوده منبع تغذیه شما فراتر نرود. پین های دیگر اساساً کنترل می کنند که چه زمانی داده ها وارد شیفت رجیسترها می شوند و چه زمانی داده ها از رجیسترهای شیفت به کنترل های مدار منتقل می شوند. مطمئن شوید که هر شیفت رجیستر هدر 8 پین مخصوص به خود را دارد و هر تابلوی شیفت رجیستر (به جز مورد آخر) دارای هدر 6 پینی است که از طریق آن سیم 5V ، GND ، CLOCK ، LATCH ، BLANK و DATA می تواند به تابلوی ثبت شیفت بعدی

مدار آردوینو

مدار در آردوینو بسیار ساده است. اساساً ، ما 6 سیم داریم که از آردوینو بیرون می آیند (5V ، GND ، CLOCK ، LATCH ، BLANK و DATA). اطمینان حاصل کنید که سرور GND شما به GND آردوینو متصل است (در واقع ، تمام GND در این پروژه باید متصل باشد) ، اما منبع تغذیه 5V شما اینگونه نیست! توجه داشته باشید که آردوینو در شماتیک داررا در واقع پایانه های تراشه ATMEGA را نشان می دهد. یکی از تصاویر پیوست شده برای پایانه های مربوطه بین تراشه و آردوینو را مشاهده کنید.

ما برای جلوگیری از اتصال مستقیم سیم ها به داخل آردوینو ، از شیشه جلو استفاده کردیم. قطعاتی که باید روی شیشه جلو بچسبانید ، پین هدر انباشته برای درگاه های دیجیتال ، 1 هدر 6 پین و 1 بلوک ترمینال 2 پورت است. برای ایجاد تعادل می توانید یک ردیف دیگر از پین های هدر را در طرف دیگر اضافه کنید. (توجه داشته باشید که بلوک های ترمینال آبی نشان داده شده در تصاویر هیچ کاری را انجام نمی دهند). مطابق نقشه ها لحیم می شود. نکته مهم: فقط برای ایمن بودن ، ترمینال 5 ولت در هدر 6 پین را به 5 ولت منبع تغذیه (که بلوک ترمینال سبز است) متصل کنید ، نه 5 ولت آردوینو. به این ترتیب ، Arduino شما از رایانه شما تغذیه می کند و تمام 5V مدار شما توسط منبع تغذیه تأمین می شود. با این حال ، همه GND ها را به هم وصل کنید. ممکن است از تصویر بگویید که من پین GND سربرگ 6 پین و پین GND بلوک ترمینال را روی نوار GND روی شیشه پیچ محکم کردم.

در حالی که من روش هایی برای بررسی مدارات شیفت رجیستر نمی دانم ، می توانیم و باید مدار کنترل آند و کاتد را با استفاده از تخته نان بررسی کنیم. برای مشاهده جزئیات به عکسها مراجعه کنید. اساساً ، ورودی های برد را به همه 5 ولت متصل می کنیم. سپس می توانیم از یک مولتی متر برای بررسی ولتاژهای خروجی استفاده کنیم. ما دریافتیم که ولتاژ خروجی از کنترل های آند فقط حدود 4 ولت است ، اما این نتیجه مورد انتظار MOSFET است.

نکات سیم کشی:

• از طول سیم های اتصال خود بین تخته ها صرف نظر نکنید! شما دارای تخته های زیاد و سیم های زیادی خواهید بود ، و اگر تخته ها به خوبی از هم جدا شده باشند ، عکاسی مشکل تر خواهد بود.
• از رنگهای مختلف برای تشخیص اینکه کدام سیم کدام است استفاده کنید. این بسیار مهم است به خصوص با توجه به تعداد سیم مورد نیاز شما. سپس این سیم ها را به صورت ثابت در محفظه سیم قرار می دهیم. برای ساخت پایانه های سیم محکم از یک فشار گیر خوب استفاده کنید.
• با استفاده از هدرها و محفظه سیم سازگار باشید! در پروژه من ، برای یک برد خاص ، همه ورودی ها از محفظه سیم تهیه می شوند و خروجی ها از طریق هدرها خارج می شوند.
• از آنجا که پایانه های هدر کاملاً به هم نزدیک هستند ، مراقب باشید که سیم ها را به هم نچسبانید ، به خصوص اگر در لحیم کاری مانند من نسبتاً بی تجربه هستید! یک ترفند مفید برای من این بود که سیم را با آهن لحیم کاری فشار دهید تا لحیم کاری ذوب شود ، سپس با استفاده از انبردست رشته های سیم را به هم محکم کرده و سیم را به ترمینال هدر نزدیک کنید. آهن لحیم کاری را دور کنید و محل لحیم کاری باید سرد شود و شکل خود را خیلی زود حفظ کند.

مرحله 7: نصب مکعب

به جای عبور سیم های سفت و سخت از 64 سوراخ ، که در عمل بسیار دشوار است ، می توانیم ابتدا سیم ها را به سیم ها بچسبانیم و سپس سیم ها را از سوراخ ها بکشیم. برای اینکه سیمها از زیر سکوی نصب خارج شوند ، 9 سوراخ را در کنار کوه (8 عدد برای کاتد و 1 عدد برای آند) ایجاد کنید.

ابتدا سیخ ها را تقریباً در یک اندازه کوتاه کنید. سیم های کاتد را طوری برش دهید که تقریباً در ارتفاع سیخ ها باشند. حالا سرب را خم کنید تا با استفاده از انبردست یک قلاب کوچک ایجاد کنید. حدود نیم اینچ از سیم خود را بردارید و سیم را نیز خم کنید. سرب و سیم را به هم وصل کرده و قلاب ها را با انبردست ببندید. این تماس خوبی بین سیم و سرب ایجاد می کند و دستان شما را برای لحیم کاری آزاد می کند. اطمینان حاصل کنید که گیره سینک را قبل از نزدیکترین اتصالات لحیم کاری LED قرار دهید تا اتصال لحیم کاری از گرمای جدید جدا نشود. اگر گیره گیر گرما ندارید ، گیره تمساح نیز کار می کند.

پس از اتمام لحیم کاری هر لایه ، بررسی اتصالات (مقاومت اتصالات لحیم را اندازه گیری کردم) خوب است ، اگرچه متوجه شده ام که روش "قلاب" اتصالات لحیم کاری بسیار قوی را ارائه می دهد.

حالا سیم ها را از سوراخ ها عبور دهید. سیم ها را به آرامی بکشید و سکوی نصب را فشار دهید تا با سیخ ها در تماس باشد. هر مجموعه از 8 سیم را از طریق یک سوراخ در کنار سکوی نصب عبور دهید و بسته را با یک تکه نوار برقی محکم کنید. از آنجا که چهار طرف مکعب معادل هستند ، مهم نیست سیم ها را در کدام طرف گروه خود قرار دهید. من پیشنهاد می کنم پایانه های سیم را روی آنها از قبل تهیه کنید ، به طوری که می توانید محفظه سیم را به سرعت مونتاژ کنید.

برای اتصالات آند ، یک سیم را روی هر سطح لحیم کرده و آن سیم را از یکی از سوراخ ها خارج کنید. برای جلوگیری از ذوب شدن اتصالات لحیم کاری به دو گیره سینک احتیاج دارید.

پس از نصب مکعب ، هر LED را دوباره آزمایش کنید تا مطمئن شوید که خوب است.

نکات:

طول سیم را نادیده نگیرید! من فکر می کنم سیم های من به راحتی 12 اینچ طول دارند ، اما هنوز هم کمی کوتاه تر نشان می دهند.

اکنون شما آماده اتصال همه چیز و اجرای مکعب هستید!

مرحله 8: کد و چندگانه

به دلیل زمان کوتاه پروژه ، من کد دارا را وام گرفتم و فقط تغییرات جزئی در آن ایجاد کردم. نسخه ای را که استفاده کردم ضمیمه می کنم. او نظرات بسیار خوبی در مورد کد خود ارائه داد ، و من توصیه می کنم آنها را بخوانید تا درک بهتری از نحوه عملکرد آن داشته باشید. در اینجا من دو ویژگی کلیدی کد او را شرح می دهم ، چند برابر سازی و مدولاسیون زاویه بیت.

مالتی پلکسینگ

همه پروژه های مکعب LED که در مورد آنها خواندم از مالتی پلکس استفاده می کنند و این تکنیکی است که به ما اجازه می دهد نور فردی را کنترل کنیم. با مالتی پلکس ، فقط یک لایه از LED ها در یک زمان روشن می شوند. با این حال ، از آنجا که لایه ها با فرکانس بسیار بالا در حال چرخش هستند ، تصویر برای مدتی در بینایی ما "باقی می ماند" ، و ما فکر می کنیم که نور هنوز وجود دارد. در نرم افزار ، ما یک لایه را همزمان به HIGH و همه لایه های دیگر را به LOW می کشیم ، بنابراین فقط LED های این لایه می توانند روشن شوند. برای تعیین اینکه کدام یک از آنها روشن می شوند ، از شیفت رجیسترها برای کنترل اینکه کدام 64 کاتد به بالا کشیده شده است ، استفاده کردیم. قبل از روشن شدن لایه بعدی ، آند این لایه را روی LOW تنظیم می کنیم تا هیچ چراغی در این لایه نتواند روشن شود. سپس آند را در لایه بعدی به HIGH می کشیم.

مدولاسیون زاویه بیت

تکنیک BAM به ما اجازه می دهد تا روشنایی هر LED را در مقیاسی بین 0 تا 15 کنترل کنیم. اگر نیازی به تغییر روشنایی ندارید ، نیازی به پیاده سازی آن ندارید. اساساً ، ما یک کنترل چهار بیتی داریم و این کنترل مربوط به 15 چرخه رفتن از لایه زیرین به لایه بالا است (به یاد داشته باشید که برای مالتی پلکس ، ما هر لایه را در یک زمان روشن می کنیم؟). اگر 1 را به بیت اول بنویسیم ، این LED هنگامی که برای اولین بار در لایه ها چرخه می زنیم ، روشن می شود. اگر 1 را به بیت دوم بنویسیم ، این LED برای دو سیکل بعدی روشن می شود. بیت سوم مربوط به 4 چرخه بعدی و چهارم مربوط به 8 چرخه بعدی است (بنابراین ما 15 چرخه را در یک مجموعه کامل داریم). بگویید ، ما می خواهیم LED را روی 1/3 روشنایی کامل آن ، یعنی 5/15 تنظیم کنیم. برای انجام این کار ، 1 را به بیت اول و سوم و 0 را به دو بیت دیگر می نویسیم به طوری که LED برای چرخه 1 روشن می شود ، برای دو بعدی بعدی ، برای چهار بعدی و برای 8 بعدی خاموش می شود. ما به سرعت در حال دوچرخه سواری هستیم ، بینایی ما "متوسط" روشنایی است و 1/3 روشنایی کامل را بدست می آوریم.

مکعب LED به عنوان نمایشگر عملکرد موج؟

یکی از احتمالاتی که ما در ابتدای این پروژه به آن فکر کردیم این بود که از این صفحه نمایش برای نشان دادن عملکرد موج ذرات در یک جعبه مربع استفاده کنیم. من روشی را در کد آردوینو نوشتم که حالت اولیه و اولین حالت برانگیخته را ترسیم می کند ، اما به نظر می رسد وضوح تصویر کافی نیست. به نظر می رسد حالت اولیه خوب است ، اما اولین حالت برانگیخته نیاز به تفسیر دارد. با این حال ، اگر چشمان خود را جمع کنید ، می توانید بگویید که وقتی از یک جهت به آن نگاه می کنید ، عملکرد شبیه یک برجستگی به نظر می رسد و اگر از جهت دیگر نگاه کنید ، یک چرخه موج سینوسی کامل به نظر می رسد. دامنه عملکرد موج باید به این شکل باشد! از آنجا که حتی اولین حالت برانگیخته نیاز به تفسیر اجمالی دارد ، من برای موارد پیچیده تر کد نویسی نکردم.

مرحله نهم: اجرای آزمایشی

تبریک می گویم برای تکمیل مکعب! حالا سعی کنید عملکرد صفحه نمایش خود را بنویسید و کار خود را با خانواده و دوستان به اشتراک بگذارید:)

بعد از اینکه مکعب شما به درستی کار کرد ، قسمت پشتی مدار چاپی را با نوار غیر رسانا بچسبانید ، زیرا همه اتصالات اکنون نمایان شده اند و ممکن است یکدیگر را کوتاه کنند.